[바이오 업계 소식: From Startups to Moguls] 대체고기 특집 - Impossible Foods 생물산업 Illozik (2016-07-04 10:56) 식물유래 고기와 치즈를 만들겠다는 Impossible Foods는 2011년 Stanford University의 생화학 교수인 Patrick O. Brown이 설립한 업체입니다. 캘리포니아 Redwood City에 위치해있는데, Stanford가 있는 Palo Alto에서 San Francisco 방향으로 차로 20분 정도만 가면 되는 곳입니다. 현재 직원은 125명 정도로, 영양학을 포함한 각종 분야의 과학자들과 기술마케터 등으로 구성되어 있습니다. 설립 후 약 5년 동안 네 번의 펀딩라운드를 거쳐 총 $182m (약 2천억원) 규모의 투자를 유치했습니다. The Wall Street Journal (WSJ)에 따르면 식품업체로서는 최근 10여년 중 가장 많은 금액의 자금을 조달한 것이라고 합니다. 투자자로는 2015년 투자에 가담한 빌게이츠를 포함하여, Google Ventures (GV), Khosla Ventures 등의 실리콘밸리 벤처투자업체들도 눈에 띕니다. 이중 첫 라운드 시리즈A부터 매회 투자에 참여해온 업체는 Khosla Ventures 밖에 없다고 합니다. 아래 그림을 참고하세요 (넥슨의 김정주 회장도 보이는군요). 그림 1. Impossible Foods의 투자자들 (출처: CrunchBase) 앞서 언급했듯이 Impossible Foods의 설립자는 Stanford University의 생화학 교수인 Patrick O. Brown (이하 Pat 교수)입니다. 이름이 익숙한 분들이 많을 것입니다. Microarray의 시초라고 불리는 논문을 1995년에 Science에 발표한, 그래서 한때 노벨상 후보로도 거론된 그 Pat 교수가 맞습니다. 학계에서는 많이 유명하신 분이라 한 스타트업 업체의 설립자로 언론에 보도되었을 때 저도 많이 어색하였습니다. Pat 교수에 대해 조금 더 살펴보자면, University of Chicago에서 학사, M.D., Ph.D. 학위를 받았습니다. 특히 박사학위는 PNAS 치프에디터이기도 했던 Nicholas R. Cozzarelli 교수의 지도 아래에서 취득하였으며, 주제는 DNA topoisomerases에 관련된 것이었습니다 (지금도 미국국립과학아카데미 (NAS)에서는 매년 PNAS 게재논문 중 우수한 성과를 선정하여 매년 Cozzarelli Prize를 수여하지요). 그림 2. Impossible Foods의 설립자 Patrick Brown 교수 (좌)와 그의 지도교수인 故 Nicholas R. Cozzarelli 교수 (우) 학계에서 이런 업적을 남긴 교수가 한 음식 스타트업을 설립한 이유는 무엇일까요? 일단 바로 얼마 전 6월에 올라온 Recode의 동영상을 하나 보시죠. Recode 동영상 바로가기 그림3. 6월 16일 Recode에 올라온 Impossible Foods 설립자 Patrick Brown 동영상 (“Impossible Foods CEO Pat Brown and chef Dominique Crenn at Code 2016”) 영상 8분 20초경에 사회자인 Peter Kafka가 Pat 교수에게 “Why did you do this, because you want to help the earth or you want to make money?”라고 묻습니다. 이에 Pat 교수는 본인은 학계에서 많은 공을 쌓았으며 비즈니스에는 관심이 없었다고 합니다. 단지 현재 지구의 가장 큰 이슈 중 하나인 환경문제에 대한 생각은 늘 하고 있었고 이는 실로 ‘해결할 수 있는’ 이슈라고 생각했다고 합니다. 그가 생각한 해결방안은 친환경음식을 시장에 내놓는 것이었고, 이를 위해 사업을 시작했다고 Pat 교수는 전하고 있습니다. 이 친환경음식이 바로 식물유래 고기가 되겠습니다. 전편에서도 잠깐 언급하였지만, 실제로 고기를 공급하기 위한 산업스케일의 가축생산은 지구에 큰 영향을 미치고 있다고 합니다. 지구 대지의 1/3을 사용하고 있으며, 물 사용량도 전체의 1/3을 차지하고 있다고 합니다. 또한 소에서 발생하는 메탄가스는 온실가스의 주범으로 유명하지요. 이런 가운데 지구상의 인구는 2050년에는 90억을 넘어설 것으로 예상되며, 경제성장에 따른 고기 (특히 소고기) 수요의 증가는 더 많은 고기의 공급을 찾게 될 것입니다. USDA에 따르면 올해 글로벌 고기 생산량은 612,000톤 (약 1%) 정도 증가할 것이라고 합니다. 대지와 물과 사료는 제한되어 있고 이 정도의 공급증가로는 늘어나는 수요를 충족시키지 못합니다. Pat 교수는 이런 공급의 문제도 있지만, 단순히 공급부족의 문제를 넘어 지구환경에 큰 영향을 미칠 것이라고 보는 것입니다.Impossible Foods의 설립이념은 “The whole mission of this company is to make eating animals unnecessary.”라고 합니다. 동물유래 고기를 섭취하는 인류의 식습관을 완전히 바꿔버리겠다는 야심 찬 목표입니다. 그래서 단순히 맛있게 만드는 것이 아니라 진짜 고기와 똑같이 맛있게 만들겠다고 합니다. Pat 교수는 그의 식물유래 단백질로 만든 패티버거를 단순히 “veggie burger”라고 부르는 것을 싫어하는데 이 단어에서 오는 이미지가 곡물이나 콩을 갈아서 얼린 패티를 연상시키기 때문이라고 합니다. 실제로 Impossible Foods의 고기는 밀, 콩과식물의 뿌리, 코코넛, 감자 등의 식물로부터 추출한 단백질, 지방, 아미노산, 비타민 등으로 구성되어 있다고 하네요. 그러면 이런 성분의 고기가 어떻게 진짜 고기의 맛과 향, 질감을 내는지 그 기술에 대해서 조금 더 알아보겠습니다.설립자가 생화학 교수인지라 고기성분을 분자적으로 분석하여 그 성분들을 잘 조합하면 고기의 맛과 향과 질감을 완벽하게 흉내 낼 수 있을 것이라고 자신합니다. Impossible Foods의 최근 특허를 하나 살펴보겠습니다. 작년 7월에 출원한 “Methods and compositions for affecting the flavor and aroma profile of consumables (출원번호: US 14/797,006)”라는 제목의 특허입니다. 아래 청구항 1번을 보시죠.청구항 1. A food product comprising:     a) an isolated and purified heme-containing protein or a highly conjugated heterocyclic ring complexed to iron ion; and     b) one or more flavor precursor molecules selected from the group consisting of glucose, fructose, ribose, arabinose, glucose-6-phosphate, fructose 6-phosphate, fructose 1,6-diphosphate, inositol, maltose, sucrose, maltodextrin, glycogen, nucleotide-bound sugars, molasses, a phospholipid, a lecithin, inosine, inosine monophosphate (IMP), guanosine monophosphate (GMP), pyrazine, adenosine monophosphate (AMP), lactic acid, succinic acid, glycolic acid, thiamine, creatine, pyrophosphate, vegetable oil, algal oil, sunflower oil, corn oil, soybean oil, palm fruit oil, palm kernel oil, safflower oil, flaxseed oil, rice bran oil, cottonseed oil, olive oil, sunflower oil, canola oil, flaxseed oil, coconut oil, mango oil, linoleic acid, a free fatty acid, cysteine, methionine, isoleucine, leucine, lysine, phenylalanine, threonine, tryptophan, valine, arginine, histidine, alanine, asparagine, aspartate, glutamate, glutamine, glycine, proline, serine, tyrosine, glutathione, an amino acid derivative, a protein hydrolysate, a malt extract, a yeast extract, and a peptone. 위 청구항을 보시면 각종 아미노산, 포도당과 같은 당, IMP (inosine monophosphate)나 GMP (guanosine monophosphate)와 같은 핵산, 젖산이나 호박산과 같은 유기산, 각종 지방과 오일 등이 조합이 되어있는 것을 알 수 있습니다. 하지만 무엇보다 고기맛을 내는데 중요한 인자는 헤모글로빈이나 미오글로빈의 성분인 헴 (heme)이라고 합니다. Pat 교수는 이 헴을 “the magic ingredient for flavor”이라고 칭송할 정도입니다. 고기와 같은 붉은 빛깔을 내게 하는데도 헴이 중요한 역할을 합니다 (이 때문에 일부 언론에서는 ‘bleeding veggie meat’ 즉, 피 흘리는 식물고기라고 부르기도 합니다). Impossible Foods에서는 처음에는 콩에서 헴을 추출하는 것을 고려했다고 합니다. 콩도 뿌리혹에 leghemoglobin을 지니고 있기 때문입니다. 하지만 콩에서 추출하는 방법은 시간도 오래 걸리고 비용도 비싸기 때문에 대안이 필요했다고 합니다. 그래서 찾은 방법이 바로 효모로부터 헴 단백질을 생산하는 것입니다. Impossible Foods에 따르면, 대두 (soybean)의 헴 단백질 유전자를 효모에 발현시킨다고 합니다. GMO입니다 (미국은 식품업계에서 GMO에 대해 비교적 관대한 편이죠).  다시 작년 출원특허를 살펴보면 발명의 상세한 설명 부분에 다음과 같은 언급이 있습니다. Heme-containing proteins that can be used in the compositions and food products described herein can be from mammals (e.g., farms animals such as cows, goats, sheep, pigs, ox, or rabbits), birds, plants, algae, fungi (e.g., yeast or filamentous fungi), ciliates, or bacteria. For example, a heme-containing protein can be from a mammal such as a farm animal (e.g., a cow, goat, sheep, pig, ox, or rabbit) or a bird such as a turkey or chicken. Heme-containing proteins can be from a plant such as Nicotiana tabacum or Nicotiana sylvestris (tobacco); Zea mays(corn), Arabidopsis thaliana, a legume such as Glycine max (soybean), Cicer arietinum (garbanzo or chick pea),Pisum sativum (pea) varieties such as garden peas or sugar snap peas, Phaseolus vulgaris varieties of common beans such as green beans, black beans, navy beans, northern beans, or pinto beans, Vigna unguiculata varieties (cow peas), Vigna radiata (Mung beans), Lupinus albus (lupin), or Medicago sativa (alfalfa); Brassica napus(canola); Triticum sps. (wheat, including wheat berries, and spelt); Gossypium hirsutum (cotton); Oryza sativa (rice);Zizania sps. (wild rice); Helianthus annuus (sunflower); Beta vulgaris (sugarbeet); Pennisetum glaucum (pearl millet); Chenopodium sp. (quina); Sesamum sp. (sesame); Linum usitatissimum (flax); or Hordeum vulgare (barley). Heme-containing proteins can be isolated from fungi such as Saccharomyces cerevisiae, Pichia pastoris, Magnaporthe oryzae, Fusarium graminearum, Aspergillus oryzae, Trichoderma reesei, Myceliopthera thermophile, Kluyvera lactis, or Fusarium oxysporum. Heme-containing proteins can be isolated from bacteria such as Escherichia coli, Bacillus subtilis, Bacillus licheniformis, Bacillus megaterium, Synechocistis sp., Aquifex aeolicus, Methylacidiphilum infernorum, or thermophilic bacteria such as Thermophilus. The sequences and structure of numerous heme-containing proteins are known. See for example, Reedy, et al., Nucleic Acids Research, 2008, Vol. 36, Database issue D307-D313 and the Heme Protein Database available on the world wide web at http://hemeprotein.info/heme.php. 위에서 보면 헴 단백질을 동물이나 식물, 미생물로부터 추출한다고 나와있습니다. 칠면조나 소고기 같은 동물은 형식상 써둔 것 같고, 식물이나 미생물을 조금 살펴보겠습니다. 식물부터 보면, 헴 단백질을 추출할 식물의 예를 콩과 식물이 아닌 담배 (Nicotiana spp.)나 옥수수 (Zea mays), 혹은 애기장대 (Arabidopsis thaliana)부터 언급하고 있다는 것이 재미있습니다. 이 식물들은 형질전환 등 분자생물학적 툴이 잘 밝혀져 있는 모델식물이라는 공통점이 있습니다. 아마 이런 식물을 유전자조작하여 헴 단백질 생산하는 것을 염두에 두고 저런 순서로 작성한 것 같습니다. 그리고 미생물을 살펴보면 Saccharomyces cerevisiae, Pichia pastoris와 같이 산업용으로 널리 쓰이는 효모와 대장균 같은 박테리아가 있습니다. 이중에서 효모를 채택해서 헴 단백질을 생산하고 있다고 위에서 말한 것이네요. 마지막 부분에는 헴 단백질의 서열과 구조 정보에 대한 언급도 보입니다. 이외에도 고기를 흉내내기 위해서는 향기도 중요합니다. 고기 고유의 향기성분을 찾아내기 위해, Impossible Foods에서는 요리한 고기를 GC-mass로 분석했다고 합니다. 수천 종류의 물질들이 분리되었고, 이를 하나하나 냄새를 맡아보았다고 하네요. 버터, 메이플시럽, 담배, 풀향기 등 다양한 냄새를 맡을 수 있었다고 하고, 주요 향기 물질은 선별했다고 합니다. 밀과 감자 단백질로 만든 고기에 코코넛오일을 섞어주는 것도 기술이라고 하네요. 이렇게 제조한 것을 불에 구우면 감자 단백질이 단단한 외막을 만들어 주고, 코코넛오일은 고체 상태에서 녹기 때문에 소고기의 질감과 지방을 흉내 낼 수 있다고 합니다.이런 기술들을 바탕으로 제조된 식물고기는 시장에서 어느 정도의 경쟁력이 있을까요? 어떤 제품이든 기존의 무언가를 대체하려는 목적으로 시장에 진입한다면 성공의 가장 중요한 요인은 ‘가격’이 되겠습니다. 2014년 WSJ 기사에 따르면 식물고기 패티 하나를 만드는데 들어가는 원가는 약 $20정도로 너무 비쌌습니다. 현재는 가격을 많이 떨어뜨렸다고는 하지만 공개는 하지 않고 있습니다. 소비가격도 아직 정해지지 않은 상태입니다. 생산을 위해 캘리포니아 Oakland에 66,913 평방피트 (약 2,000평) 부지를 최근에 임대했고 생산설비를 확충하려고 한답니다. 생산공정을 최적화하여 원가를 더 떨어뜨릴 수도 있겠으며, 또 생산량이 늘면 고정비가 떨어지므로 추가 절감의 가능성이 있을 것 같긴 합니다.이들이 진입하고자 하는 마켓은 일단 몇몇 레스토랑입니다. 마트의 식료품 코너에서 Impossible Foods의 제품을 찾는 데는 아직 몇 년은 걸릴 것 같습니다. 가격 등 선결과제가 있기 때문이죠. 다음 편에 설명할 Beyond Meat가 식료품점을 우선 노리는 것과는 대조됩니다. 이번 7월에 반짝 행사로 San Francisco의 Jardini?re이라는 레스토랑에서 그들이 만든 고기를 선보인다고 합니다. 식당주인이자 셰프인 Traci Des Jardins은 Impossible Foods의 컨설팅 셰프로 지난 몇 년간 회사의 연구원들에게 맛과 요리에 대해 조언을 해줬다는데요. WSJ 기자도 NPR 기자도 이 Traci Des Jardins가 요리한 Impossible Foods의 고기맛을 보았다고 합니다. 맛과 향이 소고기와 약간 다르지만 식물고기라는 것을 알고 먹었기에 느낄 수 있는 미미한 차이라는 의견도 있고, 맛과 향은 유사하나 질감이 소고기와는 다르다는 의견도 있습니다. 어쨌든 아직까지는 소고기를 완전히 흉내내지는 못하지만 반응이 나쁘지는 않습니다. 그림 4. Impossible Foods의 식물고기를 7월에 잠깐 선보일 샌프란시스코의 Jardini?re 식당 올 여름이 끝나갈 때쯤이면 New York을 시작으로 몇몇 식당에서 Impossible Burger를 내놓을 것이라고 하네요. Impossible Foods는 고기를 올해 450톤 정도 생산한다고 하는데, 생산도 제한적이고 가격도 비싸서 아직은 대중들에게 편하게 다가가기 보다는 일단 고급식단으로서의 진출입니다. 올해 Impossible Foods는 “hard core middle America burger lovers” 600명을 대상으로 설문조사를 시행했다고 합니다. 가격과 맛이 동일하다면 소고기 버거 대신 식물유래 버거를 먹을 의향이 있냐는 질문이었고, 응답자의 70% 정도가 그럴 것이라고 답했습니다. 사람들이 고기를 사랑하지만 출처는 큰 요인이 아니다라는 회사의 해석도 뒤따랐습니다. 제 주변에는 가격이 더 싸면 먹을 것이다 혹은 식물유래인 것을 알면 왠지 별로일 것 같다는 의견도 적지 않았습니다. 물론 모든 패러다임 전환의 초기에는 거부반응이 있을 수 있겠습니다. 하지만 맛있게 먹을 수 있을 것 같은 저를 포함하여 반기는 분도 많은 것이 사실이고, 업계나 투자의 흐름을 봤을 때 트렌드인 것은 확실한 것 같습니다. 다음 편에서는 유사한 컨셉으로 Impossible Foods보다 먼저 설립된 Beyond Meat에 대해 알아보겠습니다. [대체고기 특집 - Beyond Meat]에서 계속 [출처]1. http://www.wsj.com/articles/the-impossible-burger-is-ready-for-its-meatless-close-up-14659123232. https://www.crunchbase.com/organization/impossible-foods#/entity3. Schena, M.; Shalon, D.; Davis, R. W.; Brown, P. O. (1995). "Quantitative Monitoring of Gene Expression Patterns with a Complementary DNA Microarray". Science 270 (5235): 467?470.4. http://www.wsj.com/articles/the-impossible-burger-is-ready-for-its-meatless-close-up-14659123235. http://www.economist.com/news/technology-quarterly/21645497-tech-startups-are-moving-food-business-make-sustainable-versions-meat6. http://www.npr.org/sections/thesalt/2016/06/21/482322571/silicon-valley-s-bloody-plant-burger-smells-tastes-and-sizzles-like-meat ※ 상기 내용 중 잘못된 사실이 있거나 보충이 필요한 부분이 있으면 알려주시기 바랍니다.